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MATÉRIEL D'INSTALLATION Au cours de ces dernières années une évolution très sensible s'est produite dans la fabrication de tout le matériel d'installation domestique. En matière de câbles, les recherches entreprises par les fabricants n'ont cessé de se centrer davantage sur l'optimalisation de la mise en œuvre des nouvelles matières premières synthétiques ainsi que sur une utilisation aussi rationnelle que possible de celles-ci. En matière d'interrupteurs, prises de courant, boutons-poussoirs , interrupteurs de contrôle et témoins de signalisation lumineuse, le fabricant comme l'électricien doit tenir compte lors de la conception et de l'achat de l'appareil des objectifs suivants : placement rapide, vu le coût élevé des salaires minimum de composants ce qui entraîne une baisse du stock esthétique du produit devant répondre au goût du jour, par exemple : grandes manettes de commande. Ce matériel d'installation domestique se scinde en deux catégories : le type encastré le type en saillie ou apparent. NORMES L'arrêté royal, du 22 avril 2008, portant homologation de normes belges élaborées par le Bureau de Normalisation (NBN) à approuvé de nouvelles normes mentionnées ci-après : NBN C 30-004/A1 (Fils nus, conducteurs et câbles, ...) NBN C 32-124/A11 (Conducteurs et câbles isolés pour installations,...) NBN C 61-670 (Boîtes de montage encastrés pour du petit matériel d'installation ...) NBN C 61-112-1/A6 (Matériel pour installations domestiques et analogues, ...) DÉNOMINATION DES CANALISATIONS ET DES CONDUCTEURS Le développement des canalisations électriques suit l'accroissement considérable des applications électriques. Les progrès techniques aussi se sont évidemment poursuivis. Les exigences en matière de sécurité ont également été renforcées de manière considérable, donnant le jour à de nombreuses recommandations et normes. En vue d'employer dans tous les pays du Marché Commun la même dénomination pour le même type de fil, il a été décidé une harmonisation dans les fils électriques. Cette nouvelle dénomination est composée d'une série de lettres et chiffres qui ont tous une signification. App. Techno. P 1

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MATÉRIEL D'INSTALLATION

Au cours de ces dernières années une évolution très sensible s'est produite dans la fabrication de tout le matériel d'installation domestique.

En matière de câbles, les recherches entreprises par les fabricants n'ont cessé de se centrer davantage sur l'optimalisation de la mise en œuvre des nouvelles matières premières synthétiques ainsi que sur une utilisation aussi rationnelle que possible de celles-ci.

En matière d'interrupteurs, prises de courant, boutons-poussoirs , interrupteurs de contrôle et témoins de signalisation lumineuse, le fabricant comme l'électricien doit tenir compte lors de la conception et de l'achat de l'appareil des objectifs suivants :

– placement rapide, vu le coût élevé des salaires– minimum de composants ce qui entraîne une baisse du stock– esthétique du produit devant répondre au goût du jour, par exemple : grandes

manettes de commande.

Ce matériel d'installation domestique se scinde en deux catégories :– le type encastré– le type en saillie ou apparent.

NORMES

L'arrêté royal, du 22 avril 2008, portant homologation de normes belges élaborées par le Bureau de Normalisation (NBN) à approuvé de nouvelles normes mentionnées ci-après :

– NBN C 30-004/A1 (Fils nus, conducteurs et câbles, ...)– NBN C 32-124/A11 (Conducteurs et câbles isolés pour installations,...)– NBN C 61-670 (Boîtes de montage encastrés pour du petit matériel d'installation ...)– NBN C 61-112-1/A6 (Matériel pour installations domestiques et analogues, ...)

DÉNOMINATION DES CANALISATIONS ET DES CONDUCTEURS

Le développement des canalisations électriques suit l'accroissement considérable des applications électriques. Les progrès techniques aussi se sont évidemment poursuivis. Les exigences en matière de sécurité ont également été renforcées de manière considérable, donnant le jour à de nombreuses recommandations et normes.

En vue d'employer dans tous les pays du Marché Commun la même dénomination pour le même type de fil, il a été décidé une harmonisation dans les fils électriques. Cette nouvelle dénomination est composée d'une série de lettres et chiffres qui ont tous une signification.

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Les conducteurs et les câbles assurent la transmission de l'énergie électrique et sa distribution. Il en existe une très grande variété pour satisfaire à toutes les utilisations de l'électricité.

Les conducteurs1) Définitions :

On distingue trois termes :

Le conducteur isolé: qui est un ensemble formé par une âme conductrice entourée d'une enveloppe isolante.

Le câble unipolaire: c'est un conducteur isolé qui comporte, en plus, une ou plusieurs gaines de protection (gaine, tresse,...).

Le câble : Il est composé d’un ensemble de conducteurs électriquement distincts et mécaniquement solidaires, généralement sous un ou plusieurs revêtements de protection.

2) Caractéristiques :

a) Parties conductrices :

Elles concernent l'âme du conducteur ou du câble. Cette âme doit être très bonne

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conductrice de l'électricité pour limiter au maximum les pertes par effet Joule lors du transport de l'énergie, d'où l'utilisation du cuivre, ou de l'aluminium qui ont une résistivité très faible.

L’âme et dite massive lorsqu’elle est constituée d’un conducteur (fil) unique. Utilisé pour les installation fixes.

L’âme est dite multi brin lorsqu’elle est formée de plusieurs brins assemblés en torons. Utilisé pour les parties mobiles des installations fixe. (machine à laver, radio, chantier…).

Résistance du fil : R=ρ×l

s (loi de Pouillet : voir partie théorique)

pour information : • pour le cuivre : ρ = 1,724 .10-8 Ωm à 20 °C • pour l'aluminium : ρ = 2,86 .10-8Ωm à 20 °C

b) Parties isolantes : Elles doivent protéger les conducteurs contre la présence d’eau, de poussières, les

chics mécaniques et la chaleur. Elles doivent avoir une résistivité très grande (isolant), on emploie :

• Le PVC (polychlorure de vinyl) ou le polyéthylène • Le caoutchouc butyle vulcanisé (PRC)

Les isolants utilisés sont caractérisés par leur tension nominale d'isolement. La tension nominale du câble doit être au moins égale à la tension nominale de l'installation.

En basse tension on distingue différentes tensions nominales de câbles : 250V, 500V, 750V ou 1000V.

c) Enveloppe ou Gaine isolante :

Les caractéristiques mécaniques de l'enveloppe isolante ne sont pas toujours suffisantes pour protéger le câble des influences externes. On est conduit à recouvrir l'enveloppe isolante par une gaine de protection qui doit présenter des caractéristiques :

Mécaniques (résistance à la traction, à la torsion, la flexion et aux chocs) ; Physiques (résistance à la chaleur, au froid, à l'humidité, au feu) ; Chimiques (résistance à la corrosion au vieillissement).

On emploie des enveloppes en matériaux synthétiques (PVC) ou métalliques (feuillard d'acier, d'aluminium ou plomb).

La température maximale de fonctionnement pour les isolants est donnée par les normes NBN.

Polychlorure de vinyle : 70 °C Polyéthylène réticulé : 90 °C

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d) Tenue au feu :

La réaction au feu : c’est l’aptitude du câble à constituer un aliment pour le feu et à contribuer à son développement (C1 câbles dits non propagateurs de l’incendie, C2 câbles dits non propagateurs de la flamme, câbles ordinaire sans tenue particulière).

La résistance au feu, c’est l’aptitude du câble à assurer son service pendant une durée déterminée malgré l’action de l’incendie (CR1 câbles dits résistants au feu, CR2 câbles ordinaires pas de résistances particulières au feu).

3) Identification et repérage

Le repérage des conducteurs par leur couleur est impératif pour l’installateur électricien, il peut ainsi vérifier la polarité des conducteurs avant toute intervention.

Bleu pour le conducteur neutre (dans le cas d’une alimentation en 400V+N) Vert / Jaune pour le conducteur de protection électrique Les conducteurs de phase peuvent être repérés par n'importe quelle couleur sauf

Vert/Jaune, Vert, Jaune, Bleu

Remarques

L'identification des conducteurs par leur couleur ne doit être considérée que comme une présomption. Il est toujours nécessaire de vérifier la polarité des conducteurs avant toute intervention.La couleur bleue peut être utilisée pour un conducteur de phase si le neutre n'est pas distribué.

Marque de conformité

CEBEC = Comité Électrotechnique Belge.

Pour les fils et les câbles isolés, la marque de conformité est constituée :

Soit de 2 fils blanc tendu parallèlement au conducteur sous la tresse ou gaine extérieur. Ils sont accompagnés d’un ou plusieurs fils colorés qui constituent le signe distinctif du fabricant.

Soit de la mention CEBEC précédée d’un triangle et suivie du numéro distinctif du fabricant, gravée ou moulée dans la gaine extérieur.

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CEBEC 7

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Désignation des conducteurs et des câbles suivant la norme européenne

Signification du symbole Symbole

1. Désignation du type de câble

Type de câble harmoniséeType de câble nationale reconnu par CENELEC*1Type de câble nationale autre reconnue par CENELEC

HAN

2. Tension nominale U0/U *2

100/100 V300/300 V300/500 V450/750 V0,6/1 kV1,7/3 kV3,5/6 kV

01030507136

3 Type d'isolant et matière de la gaine

PolyéthylènePolychloropènePolychlorure de vinyle (PVC à 70°c)Polychlorure de vinyle (PVC à 90°c)Polychlorure de vinyle (PVC à 105°c)Caoutchouc naturel ou synthétiqueCaoutchouc au siliconePolyéthylène réticulé (PR)

ENVV2V3RSX

4. Particularités relatives à la conception

Câble rondCâble méplat « divisible »Câble méplat « indivisible »

Pas de lettreHH6

5. Forme et type des conducteurs

Conducteur fixe à fils torsadés cylindriquesConducteur fixe à fils torsadés et contour sectorielConducteur fixe à fil massif et cylindriqueConducteur souple pour installations fixesConducteur souple classe 5 CEI 228Conducteur souple classe 6 CEI 228

-R-S-U-K-F-H

*2 U0 = valeur effective entre conducteur et terre *1 CENELEC = Comité Européen de Normalisation en ELECtronique et en électrotechnique)

U = valeur effective entre deux conducteurs

-

1 2 3 3 4 5Exercice :A quel câble correspond cette dénomination ?

H 07 R N - FCâble normalisé – tension 450/750 V - Caoutchouc naturel ou synthétique – Polychloropène - Conducteur souple classe 5 CEI 228 (voir documentation technique)

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Désignation belge des types de câbles électriques

Fils et câbles isolés pour installations fixes (basse tension). Appellations selon NBN C.32.123 et 131 C.32.124 et 132.

– La première lettre du sigle désigne la nature de l’enveloppe isolant en contact direct avec le conducteur.C=Caoutchouc ex : C.T.L.BV=Vinyle ex : V.O.B

– La dernière lettre B indique un type ou câble normalisé Belge.

– Les lettres intérieures ou extérieures du sigle :

O=isolant Ordinaire. Ex : V O.BR=isolant Renforcé. Ex : C.R.V.B (plus en fabrication)T=Transportable (pour les appareils mobiles, câble souple). Ex : V.T.M.BL=isolation Légère. Ex : V.T.L.BM=isolation Moyenne. Ex : C.T.M.B

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F= isolation Forte (F en 3ème lettre). Ex : C.T.F.BF=Feuillard (F en 2ème lettre). Ex : V.F.V.B. , X.F.V.BSu=suspension. Cordelette intérieur de suspension, non métallique. Ex : C.Su.BN=Néoprène (caoutchouc synthétique). Ex : C.T.M.B/NV=devant le B=gaine en Vinyle. Ex : V.F.V.B--> X.F.V.B, V.V.B. -->X.V.BG=Gaine (extérieur visible). Ex : V.G.V.BS=souple. Ex : V.O.B.S.St=souple et étamé. Ex: V.O.B.St.m ou p=méplat ou plat. Ex : V.T.L.m.B

Exercice :

Quelle est la constitution des câbles suivant :

– VVB : enveloppe isolante en vinyle – gaine en vinyle – câble normalisé Belge

– VOBs : enveloppe isolante en vinyle – isolant ordinaire – câble normalisé Belge - souple

– VGVB : enveloppe isolante en vinyle – gaine extérieure visible – gaine en vinyle – câble normalisé Belge

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Tableau d'harmonisation européenne avec indication des dénominations antérieures.

Ancienne dénomination

Nouvelle dénomination

Ancienne dénomination

Nouvelle dénomination

VOB H 07 V - U VVB-F2 XVB-F2

VOBs H 07 V - K VFVB-F2 XFVB-F2

VOSst H 07 V - K VHVB inchangée

VTB H 05 V - U CRVB Supprimé

VTBs & st H 05 V - K CSub H 03 RT - F

VTLmB H 03 VH - H CTLB H 05 RR - F

VTLB H 03 VV - F CTMB-N H 07 RN – F < 6 mm2

VTLBp H 03 VVH2 - F CTFB-N H 07 RN – F > 6 mm2

VTMB H 05 VV - F CTSB-N inchangée

VGVB inchangéeVous trouverez, dans la section « Documentation », des descriptions de quelques câbles.

Exercice

Complète le tableau suivant :

Conducteur Désignation Tension UtilisationH03 VV-F

H05 VV-F

300/300 V

300/500 V

Raccordement de petits appareils électro-domestique.

Raccordement de petits et moyens appareils électro-domestique.

H05 V-K

H07 V-K

300/500 V

450/750 V

Installation fixe protégée à l'intérieur d'appareils et dans ou sur des luminaires.

Installations domestiques et industrielles.

H05 V-U

H07 V-U

300/500 V

450/750 V

Installation fixe protégée à l'intérieur d'appareils et dans ou sur des luminaires.

Installations domestiques et industrielles.

XVB - F2 0,6/1 KV En bâtiment, à l'air libre, en caniveau, en tuyau, sur chemin de câble.

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Indication du nombre de conducteurs sur les câbles.Sur la plupart des câbles, on signale la présence d’un conducteur de terre par la lettre G. (en anglais, Ground = le sol, le terrain).Ex : V.T.M.B 3G2,5mm² = 3 conducteurs au total de 2,5mm² de section, dont un des conducteurs est réservé exclusivement à la mise à la terre. (jaune/vert).

On signale aussi le conducteur de protection en ajoutant la section de celui-ci au nombre de conducteurs d’énergie.Ex : X.V.B 2x2,5 + 2,5mm² = 2 conducteurs d’énergie + 1 conducteur de protection.

Les 3 conducteurs ont la même section.X.V.B 3x2,5mm² = 3 conducteurs d’énergie.

Section des conducteursElle exprime l’aire (surface) de la section droite du conducteur. En général, les conducteurs sont cylindriques :

– pour les circuits d’éclairage : 1,5 mm² (∅ = 1,382 mm).

– pour les circuits de prises de courant : 2,5 mm² (∅ = 1,784 mm).

– pour les circuits mixtes (éclairage + prises) : 2,5 mm² (∅ = 1,784 mm).

Sections standardisées

0,5 – 0,7 – 1 – 1,5 – 2,5 – 4 – 6 – 10 – 16 – 25 – 35 …

Intensité admissible par les câblesLes fabricants de câble donnent les intensités que peuvent transporter les câbles qu'ils fabriquent tout en conservant un échauffement normal du câble.

Ainsi, les tableaux suivant donnent les sections à utiliser en fonction des longueurs, des tensions, et des intensités à transporter pour une chute de tension de 3 % (monophasé) et 5 % (triphasé).

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Exemple : soit une intensité de 15 A à transporter sur 100 mètres. Quelle section de câble faudra t'il choisir ? 10 mm2

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Choix des tubes en fonction du nombre et de la section des canalisations.

Sectionsmm2

Type des tubes (Ø)

Type et nombre de canalisations

VOB – VOBs - VOBst

2 3 4 5 6

1,5 PVC rigide 5/8''

PVC souple 5/8''

TAL 5/8''

2,5 PVC rigide 5/8''

PVC souple 5/8''

TAL 5/8''

4 PVC rigide 5/8''

PVC souple 5/8''

TAL 3/4''

6 PVC rigide 5/8''

PVC souple 3/4''

TAL 3/4''

10 PVC rigide 1''

PVC souple 1''

TAL 1''

16 PVC rigide 1''

PVC souple 1''

TAL -

5/8''

5/8''

5/8''

5/8''

5/8''

5/8''

5/8''

5/8''

3/4''

5/8''

3/4''

1''

1''

1''

1''

1''

1''

-

5/8''

5/8''

5/8''

5/8''

5/8''

3/4''

3/4''

5/8''

1''

3/4''

1''

1''

1''

1''

1''

1''1/4

1''1/4

-

5/8''

5/8''

3/4''

5/8''

3/4''

1''

1''

3/4''

1''

1''

1''1/4

1''

1''1/4

1''1/4

1''1/4

1''1/4

1''1/4

-

5/8''

3/4''

3/4''

3/4''

3/4''

1''

1''

1''

1''

1''1/4

1''1/4

1''1/4

1''1/4

1''1/4

1''1/4

1''1/2

1''1/2

-

Légende :

– TAL : Tube en acier lisse– TAF : Tube en acier fileté

N.B. : 5/8'' = ± 16 mm; 3/4'' = ± 20 mm, 1'' = ± 25 mm, 1''1/4 = ± 32 mm, 1''1/2 = ± 40 mm

Exercice :

Quel doit-être le diamètre d'un tube PVC souple pour qu'il accueil 5 conducteurs VOB de 2,5 mm2 ? 3/4'' = 20 mm

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Conditions d'emploi des différentes canalisations.

Exercice : Est-il permis d'utiliser :

– des fils VOB dans les locaux secs, sous tube TTh? oui

– des fils VTLmB dans les locaux humides ? non

– des fils XVB – F2 dans des locaux humides ? oui

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Les conduitsUn conduit a pour rôle essentiel d’assurer une protection continue des conducteurs contre les chocs mécaniques, l’eau, les risques d’incendie. Les conduits doivent en outre pouvoir être facilement mis en forme, être encastrés dans les murs ou enterrés dans le sol.

1) Caractéristiques :

Les conduits sont fabriqués en différents matériaux qui garantissent des qualités de :

Résistance mécanique (chocs, écrasements) ; Étanchéité (à l'eau, aux poussières) ; Non propagation de la flamme.

De plus, ils doivent pouvoir être travaillés facilement et pouvoir être encastrés dans les murs, ou enterrés dans le sol.

2) Section utile des conduits :

Pour que les conducteurs ou câbles puissent être tirés ou retirés facilement, on applique la règle du tiers de section.

Règle :

La somme des sections totales des conducteurs, isolants compris, est égale au tiers de la section intérieure du conduit.

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n * s ≤ S / 3n = nombre de conducteurs = section des conducteur (avec isolant)S = section du conduit

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Exercice :

On doit faire passer dans un conduit 3 circuits de conducteurs H07 V-U. Quelles sont les dimensions des tubes à utiliser ?

Ø ext. conducteur (mm)

S conducteur (mm2)

Nbre conducteur

S (mm2)

1 circuit 2 * 1,5 mm2 2,8 6,16 2 12,32

1 circuit 3 * 2,5 mm2 3,4 9,08 3 27,24

1 circuit 3 * 4 mm2 3,8 11,34 3 34,02

S Totale des conducteurs (mm2) 73,58

Ø conduit(mm)

S conduit(mm2)

16 201,06

20 314,16

25 490,87

32 804,24

40 1256,64

==> 73,58 ≤ S / 3 ==> S = 220,74 mm2

Référence (diamètre) des conduits utilisables : 5/8'' soit ± 16 mm

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La nature des risques et leurs conséquences

La gravité des effets du courant sur le corps humain est principalement fonction de son intensité et de sa durée de passage.

Le courant électrique agit sur le corps humain. Lorsqu’il est soumis à une tension, celui-ci réagit comme un récepteur classique possédant une résistance interne donnée. Le courant électrique qui le parcourt engendre alors trois risques graves :

1. Le blocage musculaire : C’est la tétanisation. Le courant maintient contractés les muscles traversés. Au niveau de la cage thoracique, le phénomène peut entraîner un blocage respiratoire.

2. La fibrillation ventriculaire : L’action du courant désorganise complètement le rythme cardiaque.

3. Les effets thermiques : Ils provoquent des lésions tissulaires plus ou moins graves, jusqu’à des brûlures profondes en fonction de l’importance du courant.

Ces risques dépendent de deux facteurs :

1. Le temps de passage du courant à travers le corps.2. L’intensité du courant.

Ces deux facteurs sont indépendants l’un de l’autre. Le degré de gravité du risque sera plus ou moins important en fonction de la valeur de chaque facteur.En pratique, on définit l’intensité du courant à partir d’une tension, dite de sécurité, normalisée à 50 V (voir tableau p 17). Elle tient compte du courant maximum que peut supporter un être humain dont la résistance électrique interne est minimum dans des conditions déterminées. Elle tient compte aussi de la durée maximale du temps de passage du courant admissible sans effet physiopathologique dangereux.

Cette courbe donne les variations de la résistance du corps humain en fonction de la tension de contact et de l’état de la peau.

App. Techno. P 15

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Courbes temps/courant des effets du courant alternatif 15 à 100 Hz, sur les personnes.

App. Techno. P 16

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Tension non dangereuse que le corps humain peut supporter en permanence lors d'un contact indirect et en respectant les conditions suivantes (Art.31.02) :

Code Résistance du corps État du corps humain

Tension de seuil conventionnelle Ul

Alternative(TBTS)

Continue

Non lisse Lisse

BB1 2 KΩ Peau sèche ou humide par transpiration

50 V 75 V 120 V

BB2 1 KΩ Peau mouillée 25 V 36 V 60 V

BB3 500 Ω Peau immergée dans l'eau 12 V 18 V 30 V

Courbe de sécurité pour tension alternative :

App. Techno. P 17

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Dangers pour l'être humain

1. Contact direct,2. Contact indirect,3. Facteurs de risques,4. Effets sur le corps humain.

1. Contacts directs :

entre deux conducteurs

entre un conducteur actif et la terre

Protection contre les contacts directs :

e) au moyen d'une très basse tension de sécurité

App. Techno. P 18

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2. Contacts indirects :

entre la carcasse d'un appareil (mise accidentellement sous tension) et la terre.

Protection : Choix de l'appareil : CE Classe de l'appareil : 0, 1, 2, 3 Système de protection du réseau :

fusible – disjoncteur différentiel – mise à la terre

3. Facteurs à risques principaux pour les chocs électriques et l'électrocution

La fréquence :- hertz (Hz)- corps très sensible aux fréquences comprises entre 20 et 100 Hz- fréquence du réseau : 50 Hz

Valeur du courant : ampère (A) Temps d'exposition : minute, seconde, milliseconde Chemin suivi par le courant dans le corps humain :

- exposition d'organes vitaux- effets sur le corps humain

Résistance du corps humain :- résistance interne du corps (âge, état de la peau, ...)- résistance de contact avec la peau : BB1, BB2, BB3

Forme de la tension :- la tension alternative est plus dangereuse que la tension continue,- tension de sécurité

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4. Effets sur le corps humain

a) Fonctions vitales :i. Circulation sanguine : cœur (arythmie, arrêt cardiaque)ii. Respiration : troubles respiratoiresiii. Système nerveux :

immédiatement : troubles de la vue et de l'ouïe, mal de tête, confusion, perte de mémoire, convulsions, inconscience. Après un certain temps : troubles psychiques (amorphe ==> dépression)

b) Peau : brûlures

c) Muscles :i. tétanisation,ii. brûlures internes,iii. crampes : déchirures musculaires et/ou de tendons

d) Ossature : désarticulations et fractures

e) Voie urinaire : parfois et après un certain temps, trouble des reins (si accident électrique, il faut appeler l'ambulance et déclarer l'accident car le corps a assimiler la myoglobine qui attaque les reins provoquant une insuffisance rénale si elle n'est pas traitée à temps).

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Les dispositifs de protections

Mal maîtrisée, l’électricité est dangereuse. Le disjoncteur de branchement ne suffit pas à lui seul à protéger l’installation électrique. En cas de problème, il se déclenche et coupe l’ensemble de l’installation. Il est donc indispensable d’installer d’autres protections en plus du disjoncteur. Seules les lignes présentant un problème seront coupées. Les protections sont conçues pour répondre à différents risques potentiels dans une installation.

Le court-circuit : il est dû à un contact entre la phase et le neutre. Il provoque une forte augmentation de l’intensité qui se traduit par une élévation importante de la température des conducteurs, d’où un risque d’incendie.

La surcharge : elle est due au passage d’une intensité trop importante par rapport au diamètre des conducteurs. Les conséquences sont similaires à celle d’un court-circuit (échauffement et risque d’incendie).

Le contact indirect : c’est le contact du corps humain avec la carcasse sous tension d’un appareil électrique défectueux et le sol. Il y a risque d’électrocution.

Le contact direct : c’est le contact du corps humain avec un conducteur sous tension et le sol. Le courant passe à travers le corps et peut provoquer l’électrocution de la personne.

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Les fusibles et disjoncteurs (à broches et modulaires)

Par appareils de protection de ligne, on entend toutes les sécurités, automatiques et non-automatiques, avec leurs composants et accessoires.Les sécurités sont des composants d'une installation, montés dans le coffret de distribution, au départ d'un circuit.

Elles constituent le point le plus faible de l'installation. Elles ont pour fonction de protéger l'installation contre les surcharges et les courts-circuits en coupant le courant.Les coupe-circuits présentent l’avantage d’être peu onéreux. Leur principal inconvénient, lorsqu’un fusible fond, est la difficulté à repérer le circuit en cause.

Ayez toujours des fusibles de réserve en cas de problème.

Les disjoncteurs à broches ont une caractéristique C (charges usuelles dans une installation domestique : éclairage, appareils ménagers, petits moteurs). Les valeurs nominales des disjoncteurs à broches sont : 4, 6, 10, 16, 20, 25, 32 et 40 A. Jusqu'à 20 A, ils sont dépourvus de détrompeurs et peuvent remplacer directement les coupe-circuits à broches des installations existantes.

Un fusible peut être remplacé par un disjoncteur d'une valeur immédiatement supérieure, de telle façon que la valeur Inf du fusible soit égale à la valeur Int du disjoncteur.

Les disjoncteurs sont des appareils automatiques de coupure assurant la protection contre les surcharges et les courts-circuits. Le disjoncteur est un appareil coûteux. La protection est assuré par un dispositif magnéto-thermique, fondé sur un bilame et un électro-aimant qui assurent une coupure instantanée du circuit en défaut. Ils sont plus fiables, plus sûrs, et plus rentables à l'usage, car ils ne nécessitent pas de remplacement. Lorsqu'un incident se produit sur un circuit, le disjoncteur se déclenche et sa manette s'abaisse, ce qui permet de repérer visuellement et immédiatement le circuit en défaut.

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La valeur (nominale) attribuée à un dispositif de protection est imprimée de manière indélébile à l'avant des appareils.Les éléments de calibrage encliquetés dans les bases ne sont pas interchangeable ce qui signifie l'impossibilité de placer une protection de valeur plus élevée à la place prévue pour une protection d'une valeur plus faible (en fonction de la section du fil utilisé).Les éléments de calibrage ont la même couleur que les protections correspondantes.

Marquage

Symboles

Fusible Disjoncteur

Principe de fonctionnement du fusible

A : élément de calibrage solidaire du fusibleB : broche en laiton, diamètre 7 mmC : enveloppe isolante autoextinguibleD : élément fusible en argentE : chambre de fusion remplie de matière extinctrice

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DescriptionIntensité nominaleTension nominalePuissance de coupureSection minimale du conducteurAgrémentFabricant

Caractéristique + intensité nominale

Numéro d'article

Agrément

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La quantité de chaleur dégagée sous l'action d'une surintensité dans la résistance que constitue le fil fusible élève la température du milieu environnant et du conducteur fusible lui-même. Lorsque la température de fusion du matériau est atteinte il y a rupture du conducteur, un arc s'établit à son emplacement et l'interruption de circuit se produit au moment de l'extinction de cet arc.

Caractéristiques électriques des coupe-circuits à fil fusible

– Tension nominale : C'est la tension pour laquelle le fusible est prévu. Les fusibles à broches sont prévus pour supporter des tensions de 220 à 380 V. Une règle est à respecter en réseau triphasé; il faut protéger tous les conducteurs par des fusibles de même intensité nominale et de même conception. Pour les tensions entre 380 et 500 V, ainsi que pour le courant continu, il existe des fusibles spécifiques.

– Courants nominaux : C'est la valeur du courant admis en permanence sans qu'il y ait fusion ou déformation du fil fusible. Valeurs de In en ampères : 2 - 4 - 6 - 10 - 16 - 20 - 25 - 32 - 40 - 50 A.

– Pouvoir de coupure : C'est la valeur du courant de court-circuit auquel résiste le fusible. L'intensité du court-circuit en un point donné d'une installation dépend principalement de la puissance du transformateur d'alimentation, de la section et de la longueur des conducteurs.

– Courbes de fusion : Un fil fusible ne fond pas instantanément lorsque l'augmentation d'intensité du courant ne dépasse que progressivement la valeur de l'intensité nominale du fusible. Les courbes de fusion permettent de déterminer le temps de fusion pour une intensité donnée et pour un fusible donné.

Exercice :

Combien de temps un fusible de 16 A parcourut par un courant de 30 A mettra-t'il avant de fondre ? 100 secondes (soit 1'40'')

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Principe de fonctionnement du disjoncteur thermique (protection contre les surcharges)

1. Enclenchement : (fermeture du disjoncteur – interrupteur) en appuyant sur le bouton marche (M) on ferme l'interrupteur (Int) qui reste fermé grâce a un système de verrouillage (V).

2. Déclenchement : (ouverture du disjoncteur – interrupteur)a) Manuel : Par l'intermédiaire du bouton arrêt qui agit sur le système de verrouillage

(V).b) Automatique : Si l'intensité dans le circuit dépasse la valeur de l'intensité nominale

du disjoncteur, ce surplus de courant va chauffer le bilame, qui, en se courbant va agir sur le système de verrouillage (V) qui libérera la prise et provoquera l'ouverture de l'interrupteur grâce au ressort (R).

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Principe de fonctionnement du disjoncteur magnéto-thermique

1. Pour un courant de non-déclenchement : Le courant traverse l'interrupteur, les spires du bobinage, et le bilame placés tous les trois en série. Les effets de ce courant sont tels que l'armature n'est pas suffisamment attirée par le noyau du bobinage et que le bilame ne chauffe pas assez que pour déverrouiller le mécanisme d'interruption.

2. En cas de court-circuit : L'électro-aimant assure la coupure immédiate. La valeur élevée du courant de court-circuit traverse le bobinage de l'électro-aimant dont le noyau attire l'armature déverrouillant ainsi le mécanisme de déclenchement ce qui provoque l'ouverture de l'interrupteur.

3. En cas de surcharge : Le bilame déverrouille le mécanisme d'interruption. Une surintensité même légère, chauffe le bilame qui après un certain temps, se courbe suffisamment pour déverrouiller le mécanisme d'interruption et provoquer l'ouverture de l'interrupteur.

Donc la combinaison électro-aimant, bilame et interrupteur forme une protection magnéto-thermique dans laquelle la partie électro-magnétique agit en cas de court-circuit et la parte thermique en cas de surcharge.

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Caractéristiques électriques des disjoncteurs modulaires et à broches.

– Tension nominale : C'est la tension pour laquelle le disjoncteur est prévu. Les disjoncteurs modulaires et à broches sont prévus pour supporter des tensions de 220 / 380 V.

– Courants nominaux : C'est la valeur du courant admis en permanence sans qu'il y ait déclenchement du disjoncteur. Valeurs de In : 2 - 4 - 6 - 10 - 16 - 20 - 25 - 32 - 40 - 50 - 63 A.

– Pouvoir de coupure : C'est la valeur du courant de court-circuit auquel résiste le fusible. Le pouvoir de coupure est au moins égal au courant de court-circuit qui pourrait se produire à l'endroit où l'appareil est installé soit :– 3000 A pour les circuits secondaires dans les installations domestiques.– 6000 A ou 10000 A dans les installations d'immeubles, de bureaux, magasins ou

d'après la proximité de la cabine H-T.– Courbes de déclenchement : Ces courbes donnent le temps de déclenchement du

disjoncteur suivant le rapport I / In, c'est à dire suivant le rapport de l'intensité circulant dans le circuit par l'intensité nominale du disjoncteur (NBN C61-898).Il existe trois types de courbes : courbe B, courbe C, courbe D.Ces courbes se différencient par la plage de fonctionnement des déclencheurs magnétiques :– Courbes B : Déclenchement entre 3 In et 5 In.

Disjoncteur qui permet de réaliser la protection des personnes (déclenchement magnétique très rapide).

– Courbes C : Déclenchement entre 5 In et 10 In.Pour éviter les déclenchements intempestifs du disjoncteur dans le cas de récepteurs présentant des pointes d'intensité lors de la mise en service.

– Courbes D : Déclenchement entre 10 In et 20 In.Disjoncteurs plus particulièrement adaptés aux installations présentant de forts courants d'appel tels que transformateurs, moteurs, tubes TL, etc...

Le déclencheur thermique donne une courbe comparable à celles du coupe-circuit à fil fusible.Le déclencheur magnétique agit instantanément lorsque le courant dépasse un certain seuil, c'est la partie verticale très raide de la courbe.

Exercice :Un circuit est protégé par un disjoncteur de 16 A.Un courant de 15 A peut-il déclencher le disjoncteur ? Non

Pour quelle valeur du courant le disjoncteur va-t'il déclencher en 5 s et est-ce la partie thermique ou magnétique qui déclenche ? 48 A – thermique

Un courant de 96 A circule dans le circuit, en combien de temps et est-ce la partie thermique ou magnétique du disjoncteur qui va déclencher ? ± 0,1 s - magnétique

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Pour la courbe C In de non déclenchement I déclenchement I magnétique

Installation domestique 1,13 1,45 5 à 10

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L'interrupteur différentiel (Art. 85)

Ce dispositif sert à protéger les personnes contre les contacts directs ou indirects et les défauts d’isolement. Cependant, il ne détecte pas les courts-circuits et les surcharges, c’est pourquoi il doit être installé entre le disjoncteur de branchement et des groupes de dispositifs de protection (disjoncteur ou coupe-circuits). Selon son intensité nominale (25, 40 ou 63 A), l’interrupteur différentiel assure la protection simultanée de plusieurs circuits. Cette protection permet d'éviter le maintien d'une tension dangereuse entre deux éléments accessibles par une personne.Grâce à sa manette de commande, il permet de mettre sous ou hors tension la partie de l’installation qu’il protège.

Il est également appelé interrupteur de courant de fuite ou interrupteur de courant de défaut. Un courant de fuite est un courant qui s’écoule à la terre en l’absence de défaut en situation normale de fonctionnement et un courant de défaut est un courant qui s’écoule à la terre par les masses ou le conducteur de protection suite à un défaut d’isolement.Ces courants sont enregistrés par le compteur comme consommation réelle que le consommateur paye de plus, ces courants peuvent provoquer un échauffement localisé pouvant être à l'origine d'un incendie.Un défaut d'isolation entraîne l'apparition d'une tension de contact pouvant entraîner une électrocution si cette tension n'est pas coupée à temps par l'interrupteur différentiel. On parle de contact indirect avec la tension. On parle de contact direct quand un conducteur actif est touché. Le temps de coupure ne peut pas dépasser 0,2 s au maximum.Les interrupteurs différentiels à grande sensibilité (30 mA) et à très grande sensibilité (10 mA) offrent une protection supplémentaire en cas de contact direct.

Marquage

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Désignation

Courant nominal

Courant de fuite

Tension nominale

Résistance aux courts-circuits

* Coupure en cas de : - courant différentiel ~ - courant continu résiduel pulsé* Résistance aux courants de chocs* T° minimale de bon fonctionnement

Schéma de câblage interne

Sigle d'agrément

Numéro d'article

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Symbole

Le RGIE prévoit l'utilisation d'un ou plusieurs interrupteurs différentiels agréés CEBEC dans les installations électriques en fonction de la résistance de terre.

Constitution

Un interrupteur différentiel est constitué de quatre éléments principaux :

– un organe de détection ,– un organe de mesure ,– un organe de coupure ,– un organe de contrôle .

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Fonctionnement

– L'organe de détection est un tore ferromagnétique par lequel tous les conducteurs doivent passer, y compris celui du neutre, mais excepté celui de la terre, qui alimentent le circuit protégé.

– Dans une installation sans défaut, la somme vectorielle des courants traversant le primaire du tore ferromagnétique est égale à zéro, et aucune induction magnétique n'est produite dans le noyau du tore.

– Lorsqu'il existe un courant de fuite vers la terre, la somme vectorielle des courants dans le primaire du tore n'est plus nulle et il apparaît une force électromotrice aux bornes de l'enroulement secondaire de celui-ci. Sur ces bornes un verrou magnétique est branché : c'est l'organe de mesure.

– L'organe de coupure, lui, est actionné par le verrou magnétique qui déclenche lorsque le seuil de fonctionnement (sensibilité) du verrou est atteint.

– Les interrupteurs différentiels sont équipés d'une touche d'essai (bouton T signifiant « test »), permettant la vérification de leur bon état de fonctionnement : c'est l'organe de contrôle.

Interrupteur différentiel en absence de défaut. Le courant dérivé du conducteur de phase retourne intégralement par le conducteur de neutre.

En cas de défaut d'isolement, un courant de défaut I(f) retourne au point neutre du transformateur par la prise de terre.

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Caractéristiques électriques des interrupteurs différentiels :

– La sensibilité : C'est le courant différentiel nominal de déclenchement. I Δn : 10 mA, 30 mA, 100 mA, 300 mA, 500 mA, 1000 mA.

– Courants nominaux : C'est la valeur du courant maximum admissible dans l'appareil.I n : 25 A, 40 A, 63 A, 80 A.

– Pouvoir de coupure : C'est la valeur du courant de court-circuit auquel résiste l'interrupteur différentiel. Le pouvoir de coupure est au moins égal au courant de court-circuit qui pourrait se produire à l'endroit ou l'appareil est installé soit 3000 A pour les installations domestiques.

– Tension nominale : C'est la tension pour laquelle l'interrupteur différentiel est prévu, elle est de 220 V et/ou 380 V.

– Temps de déclenchement : Le temps de déclenchement dépend du moment ou le courant de défaut se présente dans la période du courant. Il varie de 30 ms à 200 ms.

Disjoncteur différentiel ou interrupteur différentiel ?

Vous choisirez un interrupteur différentiel si vous n'avez pas besoin d'assurer une protection contre les surcharges et courts-circuits. Attention cependant : un interrupteur différentiel doit impérativement être associé à un dispositif de protection des lignes : disjoncteur ou coupe-circuit.Vous choisirez un disjoncteur si ces protections ne sont pas assurées.

L'interrupteur différentiel : il comprend 2 fonctions : détection du courant de défaut, mesure et coupure. En outre, cet appareil peut assurer le sectionnement d'une installation.

Le disjoncteur différentiel : il comprend 3 fonctions : détection du courant de défaut, mesure et coupure, protection contre les surcharges et les courts-circuits. Il assure aussi le sectionnement d'une installation.

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Classes du matériel électrique (Art. 30.07)

Classe OMatériel électrique dans lequel la protection contre les chocs électriques repose uniquement sur l'isolation principale et donc pas de connexion prévue pour un conducteur de protection.

Exemple : l'interrupteur

Classe 1Matériel électrique dans lequel la protection contre les chocs électriques ne repose pas uniquement sur l'isolation principale, mais dans lequel on doit raccorder les parties conductrices accessibles au conducteur de protection. Présence obligatoire du conducteur de terre.

Exemples : four à micro-ondes, séchoir, lessiveuse, cuisinière électrique,...

Classe 2Matériel électrique dans lequel la protection contre les chocs électriques repose sur la double isolation. Présence du sigle (double isolation) et donc pas besoin de conducteur de protection.

Exemples : Foreuse, chaîne Hi-Fi, téléviseur, …

Classe 3Matériel électrique dans lequel la protection contre les chocs électriques repose sur l'alimentation sous très basse tension de sécurité.

Exemples : Jouet électrique, lampe de poche, foreuse sur accu., …

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Type de liaison à la terre (Art. 79)

Au préalable, rappelons que le principe repose sur le fait que le courant de défaut doit être évacué par la terre, ce qui le rend aisément détectable. Par conséquent, il est impératif d’installer une terre de faible impédance et de relier toutes les masses à cette terre.

Le régime de neutre est identifié à partir de 2 ou 3 lettres :

La première lettre permet d'identifier la situation du neutre par rapport à la terre :– T : liaison directe du neutre à la terre– I : absence de liaison du neutre à la terre, neutre isolé ou liaison par l'intermédiaire

d'une impédance

La deuxième lettre permet d'identifier la situation des masses de l'installation : – T : connexion directe des masses à la terre.– N : connexion des masses au neutre

La troisième lettre est nécessaire dans le cas du régime de neutre TN (S et/ou C) : – S : le conducteur neutre et conducteur de protection PE sont Séparés– C : le conducteur neutre et conducteur de protection PEN sont Confondus

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Les 3 schémas de liaisons à la terre ainsi définis sont :

– le schéma TT (seul possible en domestique),– le schéma TN avec les variantes : TN-S; TN-C-S et TN-C,– le schéma IT

Intéressons-nous plus particulièrement au schéma TT (installation domestique).

Schéma de principe :

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Étude de trois cas

1. Appareil non relié à la terre (choc direct)

Tracer le schéma équivalent électrique dans laquelle circule le courant de défaut.

En sachant que la résistance de terre du neutre vaut Rn = 22 Ω, l'impédance de l'homme vaut Rh = 1000 Ω (BB2). Le défaut électrique de la machine M2 est franc (la carcasse est directement reliée à la phase).

Déterminer le courant de choc supporté par la personne.

Déterminer la tension de contact de la machine M2 par rapport au sol.

Uc = 1000 * 0,225 = 225 V

La personne est-elle en danger ? Oui, la personne est en danger car Ic > 30 mA (Seuil de paralysie respiratoire).

En combien de temps l'installation doit-elle être coupée si la tension limite de sécurité admise est de 25 V AC (voir courbes de sécurité) ? D'après la courbe de sécurité, l'installation doit être coupée en moins de 20 ms.

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2. Appareil relié à la terre (choc indirect)

Tracer le schéma équivalent électrique dans laquelle circule le courant de défaut.

En sachant que la résistance de terre du neutre vaut Rn = 22 Ω, que Ru = 22 Ω et que l'impédance de l'homme vaut Rh = 1000 Ω (BB2). Le défaut électrique de la machine M2 est franc (la carcasse est directement reliée à la phase).

Déterminer le courant de défaut.

Déterminer la tension de contact de la machine M2 par rapport au sol.

Déterminer le courant de choc supporté par la personne.

La personne est-elle en danger ? Oui, la personne est en danger car Ic > 30 mA (Seuil de paralysie respiratoire).

En combien de temps l'installation doit-elle être coupée si la tension limite de sécurité admise est de 25 V AC (voir courbes de sécurité) ? D'après la courbe de sécurité, l'installation doit être coupée en moins de 70 ms.

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Le fait de relier les carcasses des appareils à la terre est-elle suffisante ? Pourquoi ?Non, cette condition est nécessaire mais pas suffisante car la tension de contact est dangereuse.

3. Protection de l'installation par un dispositif de détection du courant résiduel (différentiel)

Tracer le schéma équivalent électrique dans laquelle circule le courant de défaut.

En sachant que la résistance de terre du neutre vaut Rn = 22 Ω, que Ru = 22 Ω et que l'impédance de l'homme vaut Rh = 1000 Ω (BB2). La résistance de défaut Rd (résistance de contact de la ligne sur la carcasse de la machine) vaut 120 Ω. La machine consomme au moment du défaut une puissance de 3 KW (cas du chauffage de l'eau dans une machine à laver).

Déterminer le courant de défaut.

Déterminer la tension de contact de la machine M2 par rapport au sol.

Déterminer le courant de choc supporté par la personne.

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La personne est-elle en danger si la tension limite de sécurité est de 25 V ? Même question pour une tension de sécurité de 50 V ? Pour une tension de sécurité de 25 V, cette personne est en danger, mais pas pour une tension de sécurité de 50 V.

En résumé, Complète le tableau des 3 études de cas :

Uc (V) Ic (mA)

Cas n°1 225 225

Cas n°2 113,66 114

Cas n°3 30,35 30,35

Conclusion :

La tension de contact Uc est dangereuse pour les utilisateurs car Uc > Ul (Ul : tension conventionnelle de sécurité ) d'où un dispositif de protection doit couper l'alimentation électrique du récepteur en défaut.Ce dispositif sera placé dans le circuit de manière à ce qu'il puisse mesurer le courant qui passe dans l'installation, à l'aller et au retour.

Quel appareil pourrait-il jouer ce rôle ? L'interrupteur différentiel !

Quel calibre ? 30 mA

En effet, un interrupteur différentiel de 300 mA serait inopérant, pas plus qu’un disjoncteur 16 A protégeant la ligne contre les surcharges et courts-circuits, puisqu’ils ne pourraient détecter les différents courant calculés traversant le corps de la personne. Celle-ci subira un choc électrique, mais sans risque physiopathologique dangereux.

En conclusion :

Un interrupteur différentiel supplémentaire, de 30 mA, doit être installé en aval de l'interrupteur différentiel général. Cet interrupteur différentiel protège :

– les circuits de salle de bains, inclus le chauffe-eau si installé dans la salle de bains (éclairage + prises de courant = 2,5 mm2),

– le lave-linge,– le sèche-linge,– l'essoreuse (centrifuge),– le lave-vaisselle

Pour plus de détails, il faut consulter l'entièreté du RGIE

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Liaisons équipotentielles (Art. 72)

Prise de terre, différentiel, distribution du conducteur de protection … ne suffisent pas à éliminer le risque d'électrocution engendré par la foudre ou par une installation voisine défectueuse (cas des maisons individuelles contiguës et des immeubles à logements multiples). Il est donc nécessaire, au niveau d'un bâtiment, d'interconnecter à la terre électrique les éléments conducteurs étrangers, susceptibles de propager un potentiel dangereux.En l'absence d'une telle connexion, un défaut peut, par exemple, être à l'origine de l'apparition d'une tension de 220 V entre la baignoire et le robinet.

Il y a lieu de réaliser des liaisons équipotentielles principales (VOB vert/jaune 6 mm2) reliant entre elles les canalisations principales d'eau, de gaz, de chauffage central et les éléments métalliques fixes et accessibles de la structure du bâtiment.

De plus, au niveau des salles de bains et de douches, des liaisons équipotentielles supplémentaires (VOB vert/jaune 4 mm2 ou 2,5 mm2) doivent relier les principaux éléments métalliques tels que conduites d'eau chaude et froide, conduites de décharge, radiateurs à eau chaude, cuve de la baignoire, à la terre électrique locale (par exemple à la broche de terre d'une prise).

1. Liaisons équipotentielles principales2. Liaisons équipotentielles supplémentaires3. Conduite de décharge4. Eau froide5. Gaz6. Prise de courant7. Chaudière8. Prise de terre

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Détermination de la taille du coffret de distribution

On détermine tous les composants modulaires du coffret de distribution à l'aide du schéma unifilaire. Leur largeur totale, exprimée en modules, éventuellement tenant compte d'espace de réserve, détermine la taille du coffret de distribution.

Exemple de coffret de distribution

Appareil Nombre Largeur en modules Nombre total de modules

Différentiel 4-P 300 mA 1 4 4

Différentiel 4- P 30 mA 1 4 4

Disjoncteur 2-P 6A 1 2 2

Disjoncteur 2-P 16A 2 2 4

Disjoncteur 2-P 20A 2 2 4

Disjoncteur 4-P 25A 2 4 8

Transformateur 1 3 3

Jeu de barres RSTN 2 5 10

Borne de terre 2 - -

TOTAL 39

Le coffret de distribution à utiliser a une taille de :

– 52 modules (4 * 13 modules par rangée) ou,– 54 modules (3 * 18 modules par rangée).

N.B. : Tous les espaces non utilisés sont obturés par des plaquettes de recouvrement et sont des modules de réserve.

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